人類從漁獵文明、游牧文明、農業(yè)文明、工業(yè)城市文明一路走來，發(fā)展到現(xiàn)在的生態(tài)文明，始終與水發(fā)生密切關系。我國660多個不同規(guī)模的城市中有三分之二在進行城市河段的綜合治理以及水系規(guī)劃，從過去的灰色城市時代發(fā)展到綠色城市時代，今后將向藍色城市時代進發(fā)。

　　城市水系治理的理論基礎

　　（一）水的服務功能理論。城市水系是城市系統(tǒng)中的自然要素，首先具有一般水系的功能，如供水、行洪、灌溉等，同時又具備城市相關的一些特殊功能。

　　1.城市的生態(tài)廊道。城市河流是水和各種營養(yǎng)物質的流動通道，是城市蓄水行洪的載體和各種鄉(xiāng)土物種的棲息地，是改善氣候功能和維護生物多樣性的重要基底。

　　2.城市的休閑養(yǎng)生帶。城市水系是滿足城市居民貼近自然、實現(xiàn)歸屬感的最重要空間。城市河流提供廣闊的空間和豐富的內容，是休閑的場所，也是居民步行、非機動車行駛的最佳通道，同時是城市旅游的特色之地。

　　3.城市洪水的調蓄空間。城市水系在排泄和調蓄城市徑流中的作用應給予高度重視，強調就地調蓄，減輕排泄壓力。

　　4.城市重要的供水水源。河流、湖泊等是重要的水源地，關系到城市的供水安全和用水安全。社會經(jīng)濟的發(fā)展必須以保護這些功能為前提。

　　5.城市的景觀形象界面。城市河流是城市形象與特色的體現(xiàn)，也是市民生動的日常生活界面，是城市對外展示的窗口和界面，也是當?shù)厝伺c自然、與社會的交流場所。

　　6.城市的文化遺產廊道。城市河流是城市歷史與文化的積淀地，也是城市故事與古跡的發(fā)生和留存之處，河流是大自然留給人類的寶貴自然遺產。

　　7.城市的交通要道。城市水系是很多城市的交通要道，承擔城市物質和能量輸送功能。

　　城市水系治理要依據(jù)水的服務功能理論，做到多功能兼顧，發(fā)揮城市水系的綜合功能及效益。應水資源、水環(huán)境、水生物、水景觀、水文化、水安全全面統(tǒng)籌，系統(tǒng)保護，合理配置，科學治理。應優(yōu)先安排涉水事務，再謀求城市的社會和經(jīng)濟發(fā)展。

　　（二）水的系統(tǒng)循環(huán)理論。城市水系是區(qū)域水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，是開放的系統(tǒng)，要依據(jù)水系統(tǒng)循環(huán)理論，指導城市水系的整治，提高治理的科學性和合理性。在水系治理的工程規(guī)劃、設計、施工運行管理中，都要考慮水的循環(huán)特點和規(guī)律，還要考慮內循環(huán)和外循環(huán)，產匯流循環(huán)及供用耗排循環(huán)等。

　　1.水量上的“二元”循環(huán)理論。城市水系治理應遵循水資源系統(tǒng)循環(huán)規(guī)律，避免因治理對水循環(huán)產生損害。兼顧外部循環(huán)規(guī)律，如降水、徑流與城市河湖調蓄的循環(huán)關系，供水、用水、耗水、排水、再利用的循環(huán)關系，城市雨洪調蓄、河湖景觀用水、再生水利用的關系。城市水系治理方案必須考慮水循環(huán)規(guī)律，盡可能減少對水循環(huán)破壞，通過治理建立起良性安全的水循環(huán)系統(tǒng)。

　　2.水質方面的水化學循環(huán)理論。城市水系治理要考慮水的化學特征和演變規(guī)律，盡可能提高水體自凈能力，通過水系消納點面源污染物和營養(yǎng)物質。俗話說“流水不腐”，水系治理要有利于促進物質的循環(huán)，通過閘壩調度，維持必要的流態(tài)。在遵循水質演化規(guī)律的基礎上，合理安排排污口、取水口、休閑游泳區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)等。

　　3.水生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)理論。城市水系是典型的水生態(tài)系統(tǒng)，盡管受到人類的強烈干擾，原生水生生物可能基本喪失，但在新的環(huán)境下，城市水系能夠建立新的水生態(tài)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)需要一定的營養(yǎng)物質輸入，通過初級生產力、食草動物、食肉動物、鳥類和人類捕撈等，形成水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。水系治理要考慮構建良性生態(tài)系統(tǒng)的需要，通過生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)，促進水質凈化，提高生物多樣性。水陸之間的物質能量交換也是水生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，也要考慮到。

　　按照水的循環(huán)理論，城市水系不僅要治理河湖，更要管理人類的涉水行為，抑制人類社會經(jīng)濟活動對水系的破壞。避免治理舊問題，又出現(xiàn)新破壞。對社會經(jīng)濟用水實施最嚴格管理。

　　采用先進的理論方法，定量評估水系治理對水循環(huán)、水環(huán)境、水生態(tài)健康狀況的影響，包括正負兩方面的作用。

　　（三）投入產出經(jīng)濟學理論。城市水系治理是一項浩大的工程，投入大、周期長，涉及的部門多。在城市水系治理方案設計中，注重投入產出關系，避免盲目進行河湖治理和濕地公園建設。

　　（四）水文化及社會學理論。城市是人類居住密集區(qū)，是承載歷史的重要空間。城市水系承載著人類歷史和文明，挖掘水文化內涵，避免破壞水文化，是城市水系治理中要遵循的原則。應按照社會學的公平性、激勵性、參與性等原則，提出相應的治理配套政策和制度，提高治理工程的社會效益，讓河湖治理成為惠及百姓的民心工程。

　　城市水系是涉及自然科學和社會科學的復雜系統(tǒng)工程。在先進治河理念引領下，應重視科學理論在城市水系治理中的指導作用。以先進思想理念統(tǒng)領治理工作，以系統(tǒng)的科學理論指導治理工作，將我國城市水系治理工作提高到新的高度和水平。

　　城市水系治理的理念指引

　　用先進的理念引領城市水系治理，如生態(tài)文明理念、以人為本理念、促進發(fā)展理念和科學決策理念。

　　（一）生態(tài)文明理念。

　　1.文明的戰(zhàn)略意義。城市水系治理要本著生態(tài)學的基本原則，尊重自然，順應自然，保護自然，盡可能減輕對河流生態(tài)系統(tǒng)干擾，修復受損的河流廊道和濕地系統(tǒng)。以河流的生態(tài)健康為標尺，以水生態(tài)系統(tǒng)完整性為目標，以水生態(tài)文明為指導思想，全面嚴格規(guī)范人類的涉水行為，保護和修復河流的健康狀況報告。

　　十八大報告指出，建設生態(tài)文明是關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計，優(yōu)化國土空間開發(fā)格局，全面促進資源節(jié)約，加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護力度，加強生態(tài)文明制度建設。生態(tài)文明是“五位一體”的國家戰(zhàn)略目標的重要內容，是實現(xiàn)人與自然和諧共處的核心。

　　2.水生態(tài)文明的重要地位。水是生態(tài)系統(tǒng)最活躍的控制性因素，森林、濕地、草原、荒漠，不同生態(tài)格局的決定因素是水，水是生物鏈中物質與能量傳遞的核心媒介。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，水是能量與物質轉化的必備條件；在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，水是支撐生物系統(tǒng)的最基本要素。水生態(tài)文明建設是生態(tài)文明建設的重要組成部分，水的演變是生態(tài)演變及社會發(fā)展的重要驅動力。

　　3.建設生態(tài)文明，水利必須先行。城市與水的關系更密切，幾乎所有城市都瀕臨不同形式的水，或臨江、或跨河、或濱湖等。水是生命之源、生產之要、生態(tài)之基。生態(tài)文明建設中，水利要做排頭兵。

　　總體上，我國城市發(fā)展已經(jīng)由片面強調產業(yè)發(fā)展的灰色城市文明，向綠色城市甚至藍色城市轉變，資源高效、環(huán)境友好、生態(tài)自然、景觀優(yōu)美成為城市發(fā)展指導思想，很多城市都在圍繞水做文章，以水定產業(yè)、以水定規(guī)模、以水定布局、以水謀發(fā)展，形成以水為核心的城市總體發(fā)展布局，城市水系治理要遵循生態(tài)文明理念。

　　（二）以人為本的理念。城市水系的治理從根本上是為城市居民的生產和生活服務的。因此，遵循社會學基本原理，水系治理要體現(xiàn)居民的意愿，滿足需求，保障安全。以居民需求為目標，全面提升城市水環(huán)境質量，建設宜居城市，營造水空間。

　　1.防洪安全。城市水系治理中，應將城市的防洪安全作為重要指導思想和治理目標。尤其是隨著我國城市化進程的加快，城市地區(qū)下墊面條件的變化，小降雨大流量、小流量高水位等特點凸顯。人水爭地的現(xiàn)象在城市地區(qū)極為普遍，在擠占水空間的同時，人類自身也將自己置身于洪澇災害的高風險中。北京的“7·21”大洪水就是典型案例。

　　2.飲水安全。城市水系治理中，應將城市的飲水安全作為治理目標，保護河流水質。整治沿河的污染源。水源區(qū)要明確保護區(qū)，嚴格保護區(qū)管理制度，根治污染源，確保城市水源的水質安全。

　　3.休閑養(yǎng)生。城市水系治理要順應居民愿望，在治理過程中，兼顧河岸綠化。步行道、園林設計、親水駁岸、游泳戲水區(qū)及水質安全、生物多樣性修復、水景觀建設等。通過這些工作，改善城市形象，提升城市品位。

　　（三）促進發(fā)展的理念。城市的全面發(fā)展是城市水系治理的重要目標，應遵循經(jīng)濟學原理，通過水系治理，改善城市的投資環(huán)境、就業(yè)問題、財政狀況等等，促進城市的長遠發(fā)展。水系的治理不僅要為城市發(fā)展提供防洪、供水等安全保障，也要在改善發(fā)展環(huán)境、帶動土地增值、促進就業(yè)、拉動產業(yè)帶發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用。

　　1.三線劃分，明確空間。城市水系治理要支撐城市全面發(fā)展，發(fā)展是硬道理的原則同樣適用于城市水系治理。但發(fā)展是科學的發(fā)展、綠色的發(fā)展、全面的發(fā)展，而不是片面的經(jīng)濟增長和肆意地侵占水空間。因此，城市水系治理中，要明確水空間，劃分藍線、綠線和灰線，協(xié)調人水空間關系。原則上，百年一遇水位下的空間都應作為水空間保留下來。為低碳城市、改善氣候、城市降塵等提供足夠的水面。

　　2.治理與開發(fā)同步。城市水系治理的同時，應系統(tǒng)規(guī)劃沿河的產業(yè)帶、功能區(qū)以及基礎設施等建設。明確河流的功能分區(qū)，沿河設置金融區(qū)、商住區(qū)、高新區(qū)、休閑區(qū)等。將河流濕地等作為城市發(fā)展的綠色紐帶和產業(yè)發(fā)展高地，通過河流治理，全面帶動城市發(fā)展。

　　（四）科學決策的理念。城市水系治理是十分復雜的綜合性、系統(tǒng)性工作。僅考慮防洪的治理是片面和落后的理念，城市水系要綜合治理和修復，全面支撐城市和區(qū)域發(fā)展，必須在治理的頂層設計、規(guī)劃、布局、技術手段、社會參與、專家知識、多學科聯(lián)合等方面，全面制定科學合理的治理方案，使城市水系治理能經(jīng)得起時間和歷史的考驗。

　　總的來說，城市化是今后一段時期中國發(fā)展的核心動力之一，水系治理是城市發(fā)展的基礎。一定要從理念上全面提升對水系治理工作重要性、戰(zhàn)略意義的認識。要用先進的理念統(tǒng)領水系治理工作，使其發(fā)揮推動城市發(fā)展、改善人居環(huán)境、促進生態(tài)健康、提升城市品位、保障城市安全等綜合效益。

　　城市水系治理的總體設計和技術

　　目前，我國城市河段的水系治理有七個層次，由下到上分別為：（1）防洪和供水；（2）水污染的治理；（3）城市水生態(tài)系統(tǒng)的健康；（4）水景觀；（5）挖掘水文化；（6）河流的交通系統(tǒng)功能；（7）河流兩岸濱河土地的重新整理、規(guī)劃和建設。

　　（一）基于問題導向的方案總體設計。水系治理的技術方案要根據(jù)城市水系面臨的問題合理選擇，有防洪問題的，要運用蓄、排、引、滲等綜合手段；有污染問題的，要考慮截污導流、生態(tài)凈化、水處理、再生回用等多種方案集成；有景觀問題的，要實施岸線劃分、河灘清退、生態(tài)岸線、人工步道、濕地公園等建設。

　　我國城市水系面臨的各類挑戰(zhàn)是在城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，是河流湖泊保護迫切需要解決的難點，也是制約城市水生態(tài)文明的重要因素。城市要實行長遠健康發(fā)展，提升城市品位，改善居住和發(fā)展環(huán)境，必須做好水的文章。治理方案要遵循問題導向性原則。

　　1.城市發(fā)展與空間布局方案。城市水系是城市生存和發(fā)展的基礎。城市水系問題往往根源于城市的盲目和片面的發(fā)展。因此，要從思想上改變低層次的城市規(guī)模擴張思維定式，從城市發(fā)展的空間布局方面入手。

　　2.洪水風險與挑戰(zhàn)。受全球氣候變化的影響，城市洪水風險在不斷加劇。城市面臨日益嚴重的洪水風險調整。應對洪水風險的方案是，保障河流空間，為洪水預留調蓄和排泄的通道。嚴格控制濱河濱湖開發(fā)活動，保證河流自然過程的安全，五十年一遇甚至百年一遇的洪水線以下不允許建設永久性工程，恢復河流自然調蓄雨洪的功能。

　　3.水質風險及飲水安全。湖泊富營養(yǎng)化、水質污染等問題仍是城市河湖的頑疾，是中國城市面臨的普遍問題。對此的應對方案是，強化城市污水處理，提高污水處理后的再生回用率，減少污水入湖入河量，減輕城市污染對河流的壓力，改善河流水質。低目標是消除黑臭現(xiàn)象，中目標是滿足接觸性景觀用水水質，高目標是滿足魚類水質需求。

　　4.河湖空間擠占與景觀破壞。一些城市河流整治項目存在河道渠系化、河流湖泊化、植被非本土化、岸線功利化的傾向。對此的應對方案是，遵循河流的自然規(guī)律，在土地利用方面，為河流保留基本空間，岸線和濱水區(qū)應盡可能自然、多樣、親水、優(yōu)美，滿足居民貼近自然的需求。建立便捷、連續(xù)、多樣化的游憩交通體系，增加河流可達性。建設“開放的、有人性化、有地方性”的公共空間。

　　5.水生態(tài)風險。城市水系其生態(tài)系統(tǒng)應與流域所在的生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調和適應，盡可能多樣、自然、土著。目前的城市水系生態(tài)系統(tǒng)受外來物種入侵嚴重，本地生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重，物種單一，抗風險能力脆弱。對此的應對方案是，強調多樣化、自然本地特征為主，減少外來物種。缺水地區(qū)，要充分考慮植被的耗水規(guī)律，體現(xiàn)區(qū)域特色，彰顯城市個性。將城市融入本地生態(tài)系統(tǒng)大格局中，降低生態(tài)風險。

　　6.水文化保護危機。水系承載了人類漫長的歷史與文化，尤其是中華文明，很多城市河流和湖泊記載了人類與水共存的漫長歷史進程。隨著建設活動的干擾，河湖的歷史文化特征受到嚴重破壞，水文化遺產保護存在危機。對此的應對方案是，強化河流文化性，重視水文化方面歷史遺跡的保護，建立沿江文化遺產廊道，創(chuàng)造有特色、有個性、有內涵的濱水區(qū)，傳承城市人文社會發(fā)。

　　（二）基于水循環(huán)理論的水量調控技術。水系治理要遵循水循環(huán)的基本規(guī)律，按照自然水循環(huán)和社會水循環(huán)的系統(tǒng)結構及功能特點。從保障城市長遠發(fā)展和安全出發(fā)，進行科學調控和合理配置。

　　1.城市水循環(huán)系統(tǒng)構成。城市水循環(huán)系統(tǒng)包括自然水循環(huán)系統(tǒng)和社會水循環(huán)系統(tǒng)。自然水循環(huán)系統(tǒng)有降水、蒸發(fā)、入滲、產流、匯流、補給、排泄等基本要素。有了城市之后，在原有的自然水循環(huán)框架之下，產生了城市的社會水循環(huán)。社會水循環(huán)包括原水分配與調度過程、用戶用耗水過程、污水排放收集過程、污水處理（再生）過程、再生水配置與調度過程。社會水循環(huán)從自然水循環(huán)的水源地取水，向其受納水體排水，產生了自然水循環(huán)和城市社會水循環(huán)之間的聯(lián)系。我們的目標是盡可能規(guī)范人類涉水行為，把向自然的取水量和排放污水量壓縮到最小，使由于人類活動新產生的城市社會水循環(huán)盡可能減少對原有自然水循環(huán)的干擾。

　　2.城市水循環(huán)總體特征。自然水循環(huán)的人工特征明顯，下墊面水文調節(jié)能力弱，產匯流歷時短，地表產流系數(shù)大、地下水補給能力差。社會水循環(huán)過程為區(qū)域主體水循環(huán)過程，供水主體源自區(qū)外或過境水。用水高度集中，供水保證率和水質要求高。廢、污水集中排放，污染負荷貢獻大。自然水生態(tài)人工化，水生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱。

　　3.城市水循環(huán)調控技術。多水源聯(lián)合調度技術保障城市環(huán)境用水、生活用水、生產用水。閘壩聯(lián)合調控技術“讓水活起來”。社會水循環(huán)的管理調控技術通過系統(tǒng)管理技術方案，壓縮社會水循環(huán)通量，減少污水排放，提高水資源利用效能。

　　（三）基于過程控制的水環(huán)境治理技術。重視水污染處理處置研發(fā)，缺乏統(tǒng)籌城市經(jīng)濟社會和水循環(huán)系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展的成套水環(huán)境質量改善技術和管理體系。

　　目前在水環(huán)境治理的過程控制中，尚存在以下問題：標準不合理，存在“違法成本低，守法成本高”的怪圈。尚未形成“污染源—入河排污口—水環(huán)境質量”的總量監(jiān)控體系，不能夠對污染物排放實施有效的管理監(jiān)督。沒有建立起多尺度、多信息源的環(huán)境監(jiān)測體系，水污染事故的“監(jiān)控、預警、應急”三位一體的應急管理體系尚未建立。由于污染源監(jiān)控手段落后，監(jiān)督執(zhí)法依據(jù)不充分，給部分企業(yè)偷排提供了機會。

　　（四）基于自然完整性的水系修復技術。

　　1.水質處理技術。物理方法包括清淤換水、人工增氧等；化學方法有化學除藻、絮凝沉淀等；強化生物技術有生物制劑、滲流生物膜凈化床；生態(tài)技術有人工濕地、植物凈化、土地過濾、穩(wěn)定塘等。

　　2.生態(tài)護岸技術。在邊坡處理上，主要有植物護岸、山石護岸、混凝土護岸、卵石緩坡護岸、生態(tài)磚護岸、覆土石籠護岸、生態(tài)袋護岸等。

　　3.雨洪處理技術。包括雨洪收集技術，建設合理的雨水管網(wǎng)，對地表徑流和降水進行收集和儲藏；雨水滲濾系統(tǒng)，雨水通過多重過濾凈化，匯集到雨水收集池；雨洪利用技術，經(jīng)過過濾和其他凈化處理，用以補充觀賞水景、澆灌小區(qū)內綠地、沖刷路面，或供小區(qū)居民洗車和沖馬桶等多種用途。

　　4.景觀處理技術。濱水景觀處理技術，主要包括如下幾類：平臺棧道、碼頭；瀑布、跌水；水中景觀處理；樹島；水底景觀處理。

　　在水系布局中，應注意如下問題：（1）統(tǒng)籌協(xié)調：兼顧城市防洪排澇、供水、航運、生態(tài)、娛樂、開發(fā)等不同功能的要求；（2）水空間保護：應嚴格執(zhí)行有關城市水系管理辦法的規(guī)定，防止侵占水域、破壞水系，特別要注意對城市濕地的保護；（3）水資源條件：對城市水系的改造應充分考慮水量和水位需求，考慮當?shù)氐乃Y源條件，干旱地區(qū)不可過度建設人工水面；（4）河湖連通：宜通過適當?shù)暮雍炌ǎ瑪U浚等工程手段，形成以主干河道為主，分支河道為輔，河湖連通、蓄引排暢通的水系格局；（5）自然完整性：要因地制宜，充分考慮塑造自然式地形，減少水工構筑物對景觀的負面效應；（6）文化保護：水系布局應盡量尊重原自然水系系統(tǒng)，減少人工調整，且與城市文化定位相符，避免對具有歷史文化價值的水域造成破壞。

　　我國城市水系治理在遵循水循環(huán)、水化學、水生態(tài)完整性理論基礎上，要探索應用新技術、新方法、新材料和新工藝。目前的技術水平相對落后，信息技術、多目標群決策技術、材料科學新技術、綠色節(jié)能新工藝等領域的創(chuàng)新性不足。城市水系治理規(guī)范尚不系統(tǒng)健全。

　　（作者：中國水利水電科學研究院水資源研究所所長，中國工程院院士）